A transform margin in the Mesozoic Tethys: evidence from the Swiss Alps

Zusammenfassung

Überreste des Ligurisch-Piemontesischen Ozeans mit seiner ophiolitischen Unterlage sind in den südpenninischen Decken Graubündens (E-Schweiz) erhalten. Auf Grund einer Analyse der südpenninischen Stratigraphie und einem Vergleich mit Serien aus ophiolithführenden Decken der Westalpen und Apenninen interpretieren wir die südpenninischen Decken als Relikte eines ozeanischen Transform-Bruch-Systems. Diese Interpretation beruht auf drei Argumenten: (1) Die stark zerrissene Ophiolitabfolge ist von pelagischen Sedimenten des ?mittleren und oberen Jura überlagert, wobei diese sowohl mit Basalten als auch mit Serpentiniten in stratigraphischem Kontakt sind. Wir vergleichen die südpenninischen Serpentinite mit Serpentinit-Protrusionen entlang von ozeanischen Bruchzonen. (2) Ophiolith-Breccien (»Ophicalcite«), die entlang bestimmter Zonen innerhalb des Serpentinitmuttergesteins auftreten, sind mit Breccien, wie sie in heutigen Transform-Brüchen gefunden werden, vergleichbar. Tektonische und sedimentäre Prozesse waren an der Bildung dieser Breccien beteiligt. Serpentinite zerbrachen in tektonisch aktiven Zonen und die entstehenden Risse und Gräben wurden mit pelagischem Sediment und mit Kollapsbreccien gefüllt. Hydrothermale Prozesse überprägten viele der Ophicalcite. (3) In den oberjurassischen Radiolariten findet man wiederholt Einschaltungen von Konglomeraten, in denen Ophiolith-Komponenten dominieren, in denen aber auch Komponenten von granitischen Gesteinen und von Flachwasserkarbonaten (?Triasische Oolite) an verschiedenen Orten beigemischt sind. Daraus schließen wir auf eine enge Nachbarschaft von ozeanischer und kontinentaler Kruste im Bereich des südpenninischen Ozeans. Ähnlich wie heute im Golf von Kalifornien dürfte die mesozoische kontinentale Kruste entlang des Ligurisch-Piemontesischen Ozeans durch Bruchzonen segmentiert worden sein. Über dieses ausgeprägte Relief lagern sich in der unteren Kreide pelagische Kalke, Mergel und schwarze Kieselschiefer, die Hinweise auf die Ozeanographie der Tethys geben.

Abstract

Remnants of the Liguria-Piemont Ocean with its Jurassic ophiolitic basement are preserved in the South Pennine thrust nappes of eastern Switzerland. Analysis of South Pennine stratigraphy and comparison with sequences from the adjacent continental margin units suggest that South Pennine nappes are relics of a transform fault system. This interpretation is based on three arguments: (1) In the highly dismembered ophiolite suite preserved, Middle to Late Jurassic pelagic sediments are found in stratigraphic contact not only with pillow basalts but also with serpentinites indicating the occurrence of serpentinite protrusions along fracture zones. (2) Ophiolite breccias (»ophicalcites«) occurring along distinct zones within peridotite-serpentinite host rocks are comparable with breccias from present-day oceanic fracture zones. They originated from a combination of tectonic and sedimentary processes: i.e. the fragmentation of oceanic basement on the seafloor and the filling of a network of neptunian dikes by pelagic sediment with locally superimposed hydrothermal activity and gravitational collapse. (3) The overlying Middle to Late Jurassic radiolarian chert contains repeated intercalations of massflow conglomerates mainly comprising components of oceanic basement but clasts of acidic basement rocks and oolitic limestone also exist. This indicates a close proximity between continental and oceanic basement. The rugged morphology manifested in the mass-flow deposits intercalated with the radiolarites is draped by pelagic sediments of Early Cretaceous age.

Résumé

Des restes de l'océan liguro-piémontais avec son socle ophiolitique jurassique sont préservées dans les nappes du Pennique méridional de Suisse orientale. L'analyse de la stratigraphie sud-pennique et la comparaison avec les séquences d'unités de marge continentale adjacentes, suggèrent que les nappes penniques méridionales sont les restes d'un système de failles transformantes. Cette interprétation se base sur 3 arguments: (1) dans la séquence ophiolitique fortement disloquée, des sédiments pélagiques du Jurassique moyen à supérieur préservent des contacts stratigraphiques non seulement avec des basalts en coussins, mais aussi avec des serpentinites, indiquant l'occurence de protrusions ultramafiques le long de zones de fractures. (2) Des brèches ophiolitiques (»ophicalcites«) qui apparaissent dans des zones distinctes à l'intérieur de masses de péridotite-serpentinite sont comparables aux brèches des zones de fractures actuelles. Ces roches sont issues de la combinaison de processus tectoniques et sédimentaires, notamment la fragmentation du socle océanique au fond de la mer et le remplissage d'un réseau de filons néptuniens par du matérial sédimentaire pélagique, suivi localement d'une activité hydrothermale et d'un effondrement gravitationel. (3) Les radiolarites sur-jacentes du Jurassique supérieur recèlent des intercalations répétées de conglomerats d'écoulements de masse, comprenant principalement des constituants du socle océanique, mais aussi des clastes de roches acides et de calcaires oolithiques, indiquant ainsi la contiguité du socle continental et océanique. La morphologie mouvementée traduite par des dépôts d'écoulements de masse intercalés dans les radiolarites, est recouverte par des sédiments pélagiques d'âge crétacé inférieur.

Краткое содержание

Остатки лигурийско-п ьемонтского океана с его офиолитной подстилк ой находят в южно-пенн иских покровах Граубюнден а (восточная Швейцари я). На основании анализа южно-пенниской страт играфии и сравнения с сериями офиолитных покровов западных Альп и Апенн ин, авторы рассматрив ают южно-пеннинские покр овы, как реликты некой океанической систем ы разломов. Такая инте рпретация основана на трех аргу ментах: 1) Сильно разорв анная свита офиолитов пере крыта пелагическими отложениями средней и верхней юры, причем э ти отложения оказывают ся в стратиграфическ ом контакте, как с базальтами, так и с серпентинитами. Авт оры сопоставляют южно-пе ннинские серпентини ты с протрузиями серпен тинитов вдоль океани ческой зоны разломов. 2) Офиоли товые брекчии “офика льциты”-, залегающие вдоль изв естных зон внутри материнских п ород серпентинитов, м ожно сравнить с брекчиями, найденными в сегодня шних трансформных разлом аных структурах. Тект онические и осадочные процессы принимали участие в с оздании этих брекчий. Серпент иниты разломались в тектонически активн ых зонах, а образовавш иеся трещины и грабены зап олнились пелагическ ий отложениями и коллапсбрекчиями. Г идротермальные процессы изменили мн огие офикальциты. 3) В верхне-юрских радиоляритах находя т всегда включения конгломератов, в кото рых хотя и господству ет офиолитовая компоне нта, но на некоторых ме стах примешиваются грани тные породы и карбона ты мелководья (триасовы е оолиты?). На основании этого авторы предполагают близкое соседство ок еанической и материковой коры в р егионе южно-пеннинск ого океана. Как сегодня в к алифорнийском залив е, так и мезозойская мат ериковая кора вдоль лигурийско-пьемонтс кого океана разделена на с егменты зонами разрывов. Над э тим рельефом залегаю т нижние горизонты мел а из пелагических изв естняков, мергеля и черного кре мнистого сланца, что указывает на океа нографию Тетиса.